Régulation de l'expression génique chez les bactéries

Question 1

Chez les procaryotes, la transcription des gènes est surtout dictée par:

Answer 1

les besoins métaboliques

Question 2

L’expression des gènes requis pour une fonction métbolique particulière sont expremiés: (+exemple)

Answer 2

de façon synchronisée

en absence de glucose; l’expression des gènes impliqués dans la dégradation des sucres complexes (ex. lactose) est stimulée

lorsque le glusoce est abondant: les gèns impliqués dans la dégradation des sucres complexes (ex. lactose) est inhibée (inhibition catabolique)

Question 3

Est ce que la bactérie peut utiliser le lactose directement?

Answer 3

Non, elle doit être dégradé en unité de glucose

Question 4

Quel est l’enzyme impliqué dans la dégradation du lactose?

Answer 4

Béta-galactosidase

Question 5

Qu’est ce q’un opéron?

Answer 5

Groupes de gènes situés à proximité l’un de l’autre et dont l’expression est régulée par le même promoteur

Question 6

La béta-galactosidase appartient à:

Answer 6

un opéron de 3 gènes

Question 7

Quels sont les trois gènes inclus dans l’opéron de la béta-galactosidase?

Answer 7

Gène structuraux

Gène Z, gène Y et gène A

Question 8

Quel est la fonction du gène Z?

Answer 8

Enzyme de béta-galactoside qui digère le lien glycosidique. La forme active est un tétramère d’environ 500kDa

Question 9

Quel est la fonction du gène Y?

Answer 9

Lactose perméase qui est responsable du transport actif du lactose dans la cellule. Protéine membranaire d’environ 30kDa

Question 10

Quel est la fonction du gène A?

Answer 10

Galactoside O-acétyltransférase; transfert le groupement acétyle à partir des acétyl-CoA aux béta-galactoside. Dimère d’environ 60kDa. Impliquée dans le métabolisme des béta-galactoside réfractaires à la béta-gal

Question 11

Quand l’opéron lactose est-il induit?

Answer 11

Lorsque l’allolactose se lie au complexe répresseur et le répresseur se dissocie du site opérateur

Question 12

Quels sont les deux rôles de l’allolactose dans le métabolsime du lactose?

Answer 12

• Inducteur
• Intermédiaire

Question 13

Comment se fait la dérépression de l’opéron lactose?

Answer 13

La liaison de l’allolactose induit des changements conformationels qui modifient l’affinité du répresseur pour le site opératur

L’action de l’inducteur peut aussi mener à la dissciation du répresseur délà lié à l’ADN

Question 14

Quel est l’utilité du système de régulation positive de l’expression de l’opéron lactose?

Answer 14

• Offre du contrôle additionnel à celui exercé par le répresseur
• Même lorsque le répresseur est inactivé, la transcription de l’opéron lactose n’est pas maximale
• L’activateur CAP explique ceci

Question 15

Que signifie CAP (activateur)?

Answer 15

Catabolic activator protein

Question 16

Quel est un autre nom pour l’activateur CAP?

Answer 16

CRP: cAMP receptor protein

Question 17

Quels sont les deux domaines de CAP?

Answer 17

N-terminal: dimérisation de monomères de CAP et liaison de l’AMP cyclique

C-terminal: liaison à l’ADN

Question 18

Comment CAP peut-il se lier à la séquence CAP?

Answer 18

Il doit être activé par l’AMP cyclique

Question 19

Quelle est la séquence de l’opéron lac?

Answer 19

• Promoteur pour les gènes structuraux
• Opérateur
• Gène Z
• Gène Y
• Gène A

Question 20

Quelles sont les éléments de la séquence régulatrice de l’opéron lac?

Answer 20

• Promoteur pour le gène régulateur
• Gène régulateur
• Promoteur pour les gènes structuraux
• Opérateur

Question 21

LacI représente…

Answer 21

le gène du répresseur

Question 22

LacP représente…

Answer 22

Promoteur des gènes structuraux

Question 23

LacO représente?

Answer 23

L’opérateur

Question 24

Quel est l’effet du glucose sur l’opéron lac?

Answer 24

• Quand lactose et glucose sont disponibles: cellule préfère utiliser le glucose
• Répression catabolique: le glucose est un métabolite du lactose et peut réprimer la dégradation du lactose
• Le glucose réprime le catabolisme du lactose en réduisant AMPc intracellulaire et par conséquent prévient la liaison de CAP à l’ADN

Question 25

Décrit la régulation des enzymes impliqués dans la synthèse des acides aminés

Answer 25

• La bactérie peyt effectuer la synthèse des 20a.a
• Un groupe d’enzymes est nécessaire
• Lorsqu’un a.a est présent dans l’environement, la bactérie utilisera cette source et n’effectuera pas la synthèse de cet a.a
• Les gènes qui codent pour les enzymes impliqués dans la synthèse des a.a sont très régulés

Question 26

Décrit la synthèse du tryprophane par la bactrie

Answer 26

Chorismate est transformé en trp par 3 enzymes codées et par 5 gènes organisés en structure opéron

Question 27

Quelles sont les régions de contrôle de l’opéron Trp?

Answer 27

1. Promoteur
2. Opérateur
3. Courte séquence codant pour le peptide “leder” de 14 a.a
4. Séquence atténuateur générant un transcrit ruche en GC et formant une structure tige-boucle se terminant avec une série de residus U (simple brin)

Question 28

Comment fonctionne la répression du gène Trp?

Answer 28

• Trp en concentration élevée: inhibition de l’opéron Trp par le répresseur
• Liaison du répresseur à l’opérateur est régulée par le Trp: trp augmente l’affinité du répresseur pour l’opérateur
• Trp agit en co-represseur (stimule la liaison du répresseur à l’opérateur)

Si Trp en concentration basse; le répresseur est inactif, l’opérateur est libre et le promoteur accessible à l,ARN pol.: transcription de l’opéron

Question 29

Quels sont les deux mécanismes de régulation de l’expression de l’opéron TRP?

Answer 29

1. Répression
2. Atténuation

Question 30

Comment se fait l’atténuation de l’opéron Trp?

Answer 30

• La région 1 de l’atténuateur régule la structure de l’ARNm transcrite à partir du leader: elle contient 2 codons consécutifs pour les Trp
• Si les niveaux de trp sont bas, le ribosome fera une pause sur la région 1 et favorisera la formation de l’hybride 2-3: pas un signal d’arrêt pour l’ARN pol
• Si les niveaux de trp sont élevés, le ribosome ne fera pas de pause dans la région 1 et favorisera la formation de l’hybride 3-4: signal d’arrêt pour l’ARN pol
• Si la région 3 s’hybride avec la région 4, la structure tige-boucle est suffisamment près de la série de résidus U simple brin; ceçi constitue un signal d’arrêt pour l’ARN pol.

Question 31

Résume la régulation de l’expression de l’opéron Trp

Answer 31

• Initiation de la transcription de l’opéron Trp à partir du promoteur
• En absence de Trp, l’ARN pol pourra initier la transcription
• En présence de Trp, l’ARN polymérase ne pourra pas initier la transcription pcq le site opérateur est occupé par le répresseur
• Lorsque le répresseur n’est pas présent au site opérateur, l’ARN pol initie la transcription et transcit la région atténuateur. La traduction de l’ARN débute
• Lorsque les niveaux de Trp sont bas, les ribosmes feront une pause sur la région 1 de l’ARN empêchant la formation du signal d’arrêt (hybride 3-4) et permettant à l’ARN pol. de poursuivre la transcription des gènes structuraux
• En présence d’hautes concentrations de Trp, pas de pause sur la région 1 de l’ARN par le ribosome, formation de l’hybride 3-4 et arrêt de la transcription avant les gènes structuraux